DE102022130877A1

DE102022130877A1 - Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers

Info

Publication number: DE102022130877A1
Application number: DE102022130877.4A
Authority: DE
Inventors: Jörg Gröper
Original assignee: 3 R Re cycon GmbH
Current assignee: 3 R Re cycon GmbH
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2024-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers (155). Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen eines Ausgangsstoffes (131), welcher zerkleinerte Mineralwolle aufweist, wobei eine Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einem Bereich von 0,1 g/cm3und 1 g/cm3, insbesondere in einem Bereich von 0,1 g/cm3und 0,9 g/cm3oder in einem Bereich von 0,1 g/cm3und 0,85 g/cm3oder in einem Bereich von 0,15 g/cm3und 0,9 g/cm3oder in einem Bereich von 0,15 g/cm3und 0,85 g/cm3liegt und Kompaktieren des Ausgangsstoffes (131) zu einem Formkörper (155).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers.
Zur Dämmung von Gebäuden sowie als Schallschutz oder Brandschutz werden Dämmstoffe auf Mineralwollebasis, wie z.B. Mineralwolleplatten genutzt. Dämmstoffe auf Mineralwollebasis enthalten anorganische Mineralwollefasern. Die energetischen sowie auditiven Dämmeigenschaften sowie die brandhemmenden Eigenschaften ergeben sich aus den Materialeigenschaften sowie der filzähnlichen Beschaffenheit der Dämmstoffe.
Anorganische Fasern mit einer Länge größer/gleich 5 um, einem Durchmesser kleiner/gleich 3 um und einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis, welches größer 3:1 ist, werden als gesundheitsgefährdend angesehen (vgl. Verzeichnis krebserzeugender, keimzellmutagener oder reproduktionstoxischer Stoffe der Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 905)). Weiter werden anorganische, künstliche Mineralfasern mit einem Durchmesser kleiner 3 um nach TRGS 905, TRGS 521 (Technische Regeln für Gefahrstoffe, Abbrucharbeiten, Sanierungs- und Instandhaltungsarbeiten mit alter Mineralwolle) und Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) mit einem Durchmesser kleiner 3 um, als krebserregend angesehen. Insbesondere vor dem Jahr 2000 produzierte Mineralwolleprodukte weisen häufig Mineralwollefasern mit einem Durchmesser kleiner 3 um auf und können somit krebserregend sein. Somit können vor dem Jahr 2000 hergestellte Dämmstoffe auf Mineralwollebasis Gefahrstoffe sein. Auch nach dem Jahr 2000 hergestellte Dämmstoffe können Gefahrstoffe sein, wenn die Fasern der Dämmstoffe in ihrer Ausprägung derart geändert werden, dass sie als gesundheitsschädlich oder krebserregend zu klassifizieren sind.
Im Rahmen von energetischen Sanierungsmaßnahmen oder im Rahmen von Objektrückbauten von Gebäuden oder Industrieanlagen, werden Dämmstoffe aus Objekten entfernt und es entstehen somit Mineralwolleabfälle. Zusätzlich entstehen bei der Produktion von Mineralwolleerzeugnissen Mineralwolleabfälle. Die Mineralwolleabfälle sollten zur Schonung von Ressourcen und Energie sowie der Umwelt, im Sinne der Vermeidung von deponierten Abfällen, einer weiteren rohstofflichen Verwertung zugeführt werden. Zur fachgerechten und geotechnisch stabilen Deponierung wird typischerweise ein Mehrfaches an Volumen von klassischen Deponieabfällen, wie z.B. Bodenaushub und Bauschutt benötigt (vgl. Vollprecht et al. (2019): Innovative Landfilling and Recycling of Mineral Wool Waste as Backfill Material, in the Cement Industry and in the Mineral Wool Industry).
Mineralwolleerzeugnisse, auch Mineralwolleabfälle, sind im Allgemeinen aufgrund ihrer chemisch-mineralogischen Zusammensetzung für die Herstellung neuer Mineralwolleprodukte und auch als Rohstoff für andere Anwendungen (z.B. Zementherstellung, Metallurgie) geeignet. Die Wiedernutzbarmachung ist letztlich auch rechtlich gemäß Deponieverordnung gefordert.
Dämmstoffe, welche Dämmstofffasern auf Mineralwollebasis enthalten und vor dem Jahr 2000 produzierten wurden, werden als Gefahrstoffe (AVV-Code 170603) klassifiziert. Von derartigen Dämmstoffen geht ein erhöhtes gesundheitliches Gefährdungspotential aus. Dämmstoffe mit Mineralwollefasern, welche dem AVV-Code 170603 zuzuordnen sind, dürfen nicht unmittelbar zu neuen Mineralwolleerzeugnissen weiterverarbeitet werden, ohne dass die gefährlichen Fasern vollständig zerstört werden. Bei der Aufbereitung der Dämmstoffe auf Mineralwollebasis muss die Freisetzung von Mineralfasern ausgeschlossen sein bzw. durch technische Maßnahme soweit minimiert werden, dass keine unzulässigen Expositionen, insbesondere von Mineralfasern mit kritischen Faserabmessungen, auftreten.
Für die rohstoffliche Verwertung, insbesondere von Dämmstoffe mit Mineralwollefasern, welche dem AVV-Code 170603 zuzuordnen sind, sind Verfahren bekannt, bei denen die Mineralwolle aufgrund ihrer chemisch-mineralogischen Zusammensetzung selbst als sekundärer Rohstoffe verwendet wird und die Fasern durch Schmelzen ihre Form und damit ihre Gefährlichkeit vollständig verlieren. Geeignete Verfahren sind z.B. die Herstellung neuer Mineralwolle und die Produktion von zementartigen Bindemitteln, aber auch metallurgische Prozesse (Schlackebildung), die bei einer Temperatur von größer 1.400 °C erfolgen.
Es sind Verfahren bekannt, welche Dämmstoffe auf Mineralwollebasis, welche nach dem Jahr 2000 hergestellt wurden, und Mineralwollefasern, welche heutzutage als Produktionsabfälle der Dämmmaterialherstellung anfallen, dem Produktionsverfahren als Primärrohstoff wieder zuführen. Nach einem bekannten Verfahren wird mechanisch zerkleinerte Mineralwolle, welche als unbedenklich einzustufende Fasergrößen aufweist, mit Zement und Wasser sowie weiteren Additiven vermischt und in Schalungen gefüllt sowie hierin verdichtet. Die noch weichen Rohsteine werden ausgeschalt und in einem Reifelager typischerweise über mehrere Tage ausgehärtet. Die ausgehärteten Körper werden als Rohstoffkomponente in der Produktion neuer Mineralwolleprodukte eingesetzt. Wesentliche Merkmale dieses Verfahrens sind die ausschließliche Verwendung von nicht gefährlichen Mineralwollefasern, ein Mineralwolleanteil im ausgehärteten Körper von typischerweise 50 oder weniger Gewichtsprozent, Zement- und Wasseranteile von jeweils mindestens 8 bis 25 Gewichtsprozent und einen erheblichen Platz- und Zeitbedarf zur Aushärtung der Körper.
Die DE 198 25 780 B4 offenbart die Verwendung von alkalischen Stäuben, insbesondere von Stäuben aus der Zementproduktion, zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für Sinter und/oder Schmelzprodukte ohne hydraulische Eigenschaften. Dabei werden weitere, überwiegend anorganische Stoffe zur Erzielung technologischer und/oder produktbezogener Eigenschaften zugesetzt.
Die DE 42 09 577 A1 offenbart ein Verfahren zur Entsorgung von faserförmigen Gefahrstoffen, bei dem Gefahrstoffe in ein spezielles transportables Endlagerbehältnis verbracht und mit Zusatzstoffgemischen vermengt werden. Eine Wiederverwendung der Fasern als Rohstoff ist dabei nicht möglich.
Die DE 10 2005 038 032 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Schmelze für die Produktion von Mineralfaserprodukten, insbesondere von Steinwolle zur Herstellung von Dämmstoffen für den Wärme-, Schall- und Brandschutz, von Substraten für die Pflanzenzucht, von Verstärkungsfasern und von Fasern für Filtrationszwecke, bei dem ein Aufgabegut in einem Schmelzaggregat bis zum Erreichen der Schmelztemperatur erhitzt wird, wobei dem Aufgabegut Reststoffe zumindest aus der Produktion von Mineralfaserprodukten und/oder Korrekturstoffe zur Einstellung der erforderlichen Zusammensetzung und Viskosität der Schmelze beigefügt werden und wobei die Reststoffe und/oder Korrekturstoffe zerkleinert und mit einem Bindemittel zu Formsteinen gepresst und die Formsteine in das Schmelzaggregat eingegeben werden. Um ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Schmelze für die Produktion von Mineralfaserprodukten bzw. einen Formstein derart weiterzubilden und/oder die Korrekturstoffe direkt in den Schachtofen zu leiten, dass zum einem die Kosten für die Rohstoffe gesenkt werden, gleichzeitig aber die Eigenschaften der herzustellenden Mineralfaserprodukte nicht verschlechtert und insbesondere hinsichtlich ihrer Dämmeigenschaften und Biolöslichkeit verbessert werden, ist vorgesehen, dass den Formsteinen getrockneter Klärschlamm beigefügt wird, der insbesondere die Korrekturstoffe zumindest teilweise substituiert.
Die DE 10 2019 212 441 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Recycle-Dämmstoffes aus Dämmwolle, umfassend die Schritte: Zerkleinern von Dämmwolle, um ein erstes Zwischenprodukt zu erhalten, welches Faserknäule umfasst; Zugabe von Bindemittel zu dem ersten Zwischenprodukt, um ein zweites Zwischenprodukt zu erhalten; Heizpressen des zweiten Zwischenprodukts in die gewünschte Form, um ein drittes Zwischenprodukt zu erhalten; und Aushärten des dritten Zwischenproduktes zu dem Recycle-Dämmstoff. Ferner wird ein Verfahren zum Recyceln von Dämmwolle, eine Vorrichtung zum Aufarbeiten von Dämmwolle und einen faserverstärkten Schaum offenbart und ein brennwiderstandsfähiger Holzwerkstoff sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Mittels des Verfahrens erfolgt keine vollständige Zerstörung insbesondere von gefahrstoffrechtlich als gefährlich eingestuften Fasern.
Die EP 3 984 661 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Mineralwolle. Bei der Bearbeitung von Mineralwolle wird die Mineralwolle in eine Form überführt in welcher sie für Menschen unschädlich ist. Dabei wird entweder die Faserstruktur verkleinert oder vollständig zerstört und dadurch die Gefährlichkeit der Fasern möglichst eliminiert. Die Zerkleinerung der Mineralwollefasern erfolgt mechanisch durch ein Druckreiben.
Die DE 10 2015 120 721 B4 offenbart die Konditionierung und Verarbeitung von Dämmmaterialabfällen aus Mineralwolle und anderen künstlichen Mineralfasern zum Zwecke der Verwertung dieser Abfälle insbesondere als Baukörper für den bergbaulichen Versatz. Dabei muss eine Abgabe von Mineralwollefasern an die Biosphäre ausgeschlossen sein. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Verwertung von Dämmmaterialabfällen ist das Einbinden der aufbereiteten Mineralwollefasern in eine durch chemische Reaktionen selbstständig erhärtende mineralische Matrix, die hauptsächlich aus primären und/oder sekundären Bindemitteln und Wasser als Anmischflüssigkeit besteht.
Weiter ist die Wiedernutzung von Dämmstoffen mit Mineralwollefasern, welche dem AVV-Code 170603 zuzuordnen sind, in der Wasserreinigung ( JP 2004 041 891 A ), im Straßenbau ( JP H03 47 302 B2 ) oder als Dünger ( KR 10 2001 0009 275 A ) bekannt. Bei diesen Verfahren wird die ursprüngliche Faserstruktur nicht zerstört.
Die JP 2006 008 448 B2 , JP H09 20 546 B2 und JP H10 279 336 B2 offenbaren eine Wiedernutzung von Dämmstoffen mit Mineralwollefasern, welche dem AVV-Code 170603 zuzuordnen sind, als plattenförmige Baumaterialien. Derartig hergestellte plattenförmige Baumaterialien weisen weiterhin gesundheitsschädliche Mineralwollefasern auf, welche insbesondere auch bei der Verarbeitung (z.B. Zuschnitt, Baustoffrecycling) freigesetzt werden.
Folglich besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur rohstofflichen Verwertung von Mineralwolleabfällen als sekundärer Rohstoff mit Mineralwolleanteilen, welches ein formstabiles Zwischenprodukt hervorbringt und bei dem die Mineralwollefasern weniger gesundheitsschädigend sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Ausgangsstoffes, welcher zerkleinerte Mineralwolle aufweist, wobei eine Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 1 g/cm³, insbesondere in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,9 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,85 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,9 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,85 g/cm³ liegt und Kompaktieren des Ausgangsstoffes zu einem Formkörper.
Somit wird ein Formkörper bereitgestellt, welcher in Form von zerkleinerter Mineralwolle Mineralwolleanteile aufweist und aus Mineralwolleabfällen hergestellt sein kann und somit der rohstofflichen Verwertung der Mineralwolleabfällen dient
Der formstabile und abriebarme sekundäre Rohstoff wird insbesondere durch das Kompaktieren des Mineralwollefasern aufweisenden Ausgangsstoffes erreicht.
Die geringere Gesundheitsschädlichkeit der Fasern wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Mineralwollefasern aufweisende Ausgangsstoff eine Schüttdichte in den vordefinierten Bereichen aufweist.
Folglich werden Dämmstoffe auf Mineralwollefaserbasis durch das erfindungsgemäße Verfahren einer Wiederverwendung zugeführt.
Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Formkörper ist formstabil und abriebarm, so dass weniger gesundheitsschädliche Fasern freigesetzt werden.
Durch die Wiedernutzbarmachung der Mineralwollefasern als sekundärer Rohstoff, werden Ressourcen und Energie und die Umwelt geschont.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass Erzeugnisse aus Mineralwolle am Ende ihrer Nutzungsdauer zerkleinert und zu einem festen Köper verpresst werden, so dass sie derart einem Produktionsprozess mit einem geringeren faserbasierten Gefährdungspotentiale zugeführt werden können.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:

Unter einem „Formkörper“ wird insbesondere ein dreidimensionaler Körper verstanden. Der Formkörper weist insbesondere eine Längsausdehnung auf. Zusätzlich weist der Formkörper insbesondere eine Querausdehnung aus. Bevorzugt sind die Längsausdehnung und/oder die Querausdehnung des Formkörpers vordefiniert. Der Formkörper kann quaderförmig sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Formkörper kugelförmig sein. Schließlich kann der Formkörper elliptoidisch sein. Weitere Formen des Formkörpers sind möglich. Der Formkörper ergibt sich insbesondere durch eine vollständige oder annähernd vollständige Ausfüllung seiner Ausdehnungen mit einem Stoff/Material. Der Stoff zur Ausfüllung der Ausdehnungen des Formkörpers weist insbesondere Mineralwollefasern auf. Der Formkörper kann insbesondere eine Hülle aufweisen. Der Formkörper hat insbesondere eine Dichte. Die Dichte eines erfindungsgemäßen Formkörpers liegt insbesondere in einem Bereich von 1,5-2,5 g/cm³. Zusätzlich hat der Formkörper eine Festigkeit. Die Festigkeit ist insbesondere durch den Widerstand des Formkörpers gegen Abrieb gekennzeichnet. Die Festigkeit eines erfindungsgemäßen Formkörpers liegt insbesondere in einem Bereich von 1-25 MPa bestimmt als einaxiale Druckfestigkeit nach DIN EN 196-1.

Unter einem „Ausgangsstoff“ wird insbesondere ein Stoff vor der Nutzung in einem der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte verstanden. Der Ausgangsstoff kann insbesondere Mineralwolle aufweisen. Die Mineralwolle kann insbesondere zerkleinert sein. Eine Zerkleinerung kann insbesondere mittels eines mechanischen Verfahrens erfolgt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Ausgangsstoff einen weiteren Zusatzstoff oder eine Vielzahl weiterer Zusatzstoffe aufweisen. Eine Zusammensetzung des Ausgangsstoffes ist insbesondere eine chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes. Eine Zusammensetzung des Ausgangsstoffes ist insbesondere vorbestimmt. Eine Übereinstimmung der Zusammensetzung des Ausgangsstoffes mit einer vorbestimmten Zusammensetzung des Ausgangsstoffes kann insbesondere sensorisch ermittelt werden. Zur Ermittlung der Zusammensetzung des Ausgangsstoffes kann beispielsweise eine Röntgenfluoreszenzanalyse angewendet werden. Die Verteilung der Komponenten, mit anderen Worten die Zusammensetzung des Ausgangsstoffes, ist insbesondere homogen über das Volumen des Ausgangsstoffes verteilt. Eine Homogenität des Ausgangsstoffes kann insbesondere sensorisch festgestellt werden. Eine Homogenität des Ausgangsstoffes kann beispielsweise durch Mischen der Mineralwolle mit dem Zusatzstoff und/oder mit der Vielzahl Zusatzstoffe erreicht werden. Das Mischen der Mineralwolle mit dem Zusatzstoff und/oder mit der Vielzahl Zusatzstoffe kann insbesondere mittels eines Chargenmischers erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Mischen der Mineralwolle mit dem Zusatzstoff und/oder mit der Vielzahl Zusatzstoffe mittels eines kontinuierlichen Mischers erfolgen. Eine sensorische Ermittlung der Übereinstimmung der Zusammensetzung des Ausgangsstoffes mit einer vorbestimmten Zusammensetzung des Ausgangsstoffes kann permanent erfolgen. Mit anderen Worten kann die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes zu einem ersten Zeitpunkt mittels einer Auswerteeinheit ermittelt werden und die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes zu einem zweiten Zeitpunkt, welcher zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegt, ermittelt werden. Insbesondere wird im Ansprechen auf eine ermittelte Zusammensetzung des Ausgangsstoffes mittels der Auswerteeinheit oder einer zweiten Auswerteeinheit ermittelt, ob die ermittelte chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes unter einem vordefinierten Schwellenwert einer Rezeptur für die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes liegt. Wenn die Auswerteeinheit ermittelt, dass der Schwellenwert einer Rezeptur für die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes überschreitet, kann die Auswerteeinheit weiter dazu eingerichtet sein, im Ansprechen darauf ein Signal zur Anzeige der ermittelten Überschreitung des vordefinierten Schwellenwerts der Rezeptur für die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes auszugeben. Zusätzlich oder alternativ kann die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes an einer ersten Position des Ausgangsstoffes und/oder an einer zweiten Position des Ausgangsstoffes ermittelt werden.
Unter einer „Schüttdichte“ wird insbesondere die Masse einer Vielzahl Elemente eines „körnigen“ Feststoffes (Schüttung), insbesondere zerkleinerte Mineralwolle und/oder zerkleinerte Mineralwolle als erste Komponente und ein Zusatzstoff als zweite Komponenten, im unkonsolidierten, also nicht verfestigten, Zustand pro Volumen verstanden. Dabei liegt zwischen einzelnen Elementen des körnigen Feststoffes insbesondere ein Fluid, beispielsweise Luft, vor. Die Elemente des körnigen Feststoffes sind dabei insbesondere nicht ineinander gelöst. Die Schüttdichte [ρ] errechnet sich insbesondere wie folgt, wobei m [Gramm] die Masse der Schüttung und V [Kubikzentimeter] das Volumen der Schüttung ist: ρ=m/V. Für eine aus n Komponenten bestehende Schüttung berechnet sich die Schüttdichte insbesondere nach: ρ = (m_1+m_2+...+m_n)/(V_1+V_2+...+V_n). Die Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle liegt erfindungsgemäß in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 1 g/cm³. Insbesondere liegt die Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,9 g/cm³. Weiter wird eine Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,85 g/cm³ bevorzugt. Zusätzlich oder alternativ liegt die Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einer Ausführung in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,9 g/cm³ Schließlich liegt die Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einer weiteren Ausführung in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,85 g/cm³. Die Schüttdichte ist insbesondere unter Einhaltung der in den Normen DIN EN 1097-3, DIN ISO 697 und EN ISO 60 (vormals DIN 53466) beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Schüttdichte und weiter den ebenda beschriebenen Messbedingungen und Geräte bestimmt. Die Messung der Schüttdichte wird mit einem speziellen Gerät durchgeführt, das den angegebenen Normen entspricht. In dem Gerät wird das Schüttgut durch einen bestimmten Trichter in einen Messbecher mit einem bestimmten Volumen geleitet. Die Masse wird durch Differenzwägung des Messbechers vor und nach dem Befüllen mit dem Schüttgut bestimmt. Eine Messtopf mit bekanntem Volumen von mindestens 3 bevorzugt 5 Litern und bekanntem Gewicht wird bündig bis zur Oberkannte mit den Formkörpern befüllt und anschließend die Masse der in den Messtopf gefüllten Formkörper bestimmt. Die Messung ist mindestens viermal zu wiederholen. Die Schüttdichte wird anschließend rechnerisch aus dem Masse der eingefüllten Formkörper und dem Volumen des Messtopfes bestimmt. Die anzugebende Schüttdichte ist der Mittelwert aus mindestens fünf Eintelmessungen.
Unter „Kompaktieren“ wird insbesondere ein verdichtenden oder zusammendrücken eines zumeist in Teilen vorliegenden Stoffes, insbesondere des Ausgangsstoffes, verstanden. Durch das Kompaktieren wird insbesondere die Stoffdichte in einem gleichbleibenden Volumen erhöht. Ein vor dem Kompaktieren pulverförmig vorliegender Stoff kann mit anderen Worten nach dem Kompaktieren als Feststoff vorliegen. Das Kompaktieren kann insbesondere durch das Aufbringen eines Pressdruckes erfolgen. Der Pressdruck kann einseitig auf den zu kompaktierenden Stoff gegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Pressdruck von einer weiteren Seite auf den zu kompaktierenden Stoff gegeben werden. Schließlich kann der Pressdruck allseitig auf den zu kompaktierenden Stoff gegeben werden. Das Kompaktieren erfolgt insbesondere mittels Unterdruck. Hierzu wird den zu kompaktierenden Stoff luftdicht abgedeckt und der Aufbau evakuiert. Zusätzlich oder alternativ kann das Kompaktieren mittels eines Presstempels, beispielsweise ein Pressstempel einer Industriepresse, erfolgen. Schließlich kann das Kompaktieren mittels einer Presswalze erfolgen. Das Kompaktieren erfolgt insbesondere bei Raumtemperatur. Zusätzlich oder alternativ kann das Kompaktieren bei einer erhöhten Temperatur, beispielsweise ein Bereich von 50 bis 80 Grad Celsius, erfolgen. Ein Kompaktieren bei einer erhöhten Temperatur kann insbesondere zu anderen Eigenschaften des kompaktierten Stoffes, beispielsweise eine höhere Dichte oder eine höhere Festigkeit des kompaktierten Stoffes, führen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei einer Kompaktierungstemperatur von 100 bis 500 Grad Celsius durchgeführt.
Unter „Mineralwolle“ wird insbesondere ein zusammenhängendes Mineralfaserkollektiv verstanden, welches anorganische, künstliche Mineralfasern aufweist. Die Mineralfasern können Glaswollefasern aufweisen. Glaswollefasern weisen insbesondere Altglas und/oder Sand und/oder Kalkstein und/oder Soda und/oder Bindemittel und/oder Mineralöl auf. Zusätzlich oder alternativ können die Mineralfasern Steinwollefasern aufweisen. Steinwollefasern weisen insbesondere Feldspat und/oder Dolomit und/oder Basalt und/oder Diabas und/oder Anorthosit und/oder Koks und/oder Bindemittel, insbesondere Phenolharze, und/oder Mineralöl auf. Die Mineralfasern können Schlackefasern sein. Schlackefasern sind insbesondere künstliche Mineralfasern, die aus metallurgischen Schlacken als Mineralwolle abgelegt wird. Mit anderen Worten kann die Mineralwolle Steinwolle sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Mineralwolle Glaswolle sein. Schließlich kann die Mineralwolle Schlackenwolle sein. Die EU-Richtlinie 97/69/EG definiert anorganische, künstliche Mineralfasern als ungerichtete, glasige (Silikat-) Fasern mit einem Anteil von über 18 Gewichtsprozent an Alkali- und Erdalkalimetalloxiden (Na2O + K2O + CaO + MgO + BaO).
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Kompaktieren insbesondere mittels einer Presse.
Die Presse kann insbesondere eine Walzenpresse sein.
Eine „Walzenpresse“ weist insbesondere einen ersten Walzenkörper und einen zweiten Walzenkörper auf. Ein erster Walzenkörper oder zweiter Walzenkörper hat insbesondere eine zylindrische Form. Somit hat ein erster Walzenkörper oder zweiter Walzenkörper insbesondere eine Längsausdehnung in axialer Richtung und eine Querausdehnung, wobei die Querausdehnung orthogonal zur Längsausdehnung orientiert ist. Der äußere Umfang des Walzenkörpers ist insbesondere rotationssymmetrisch zur Mittelachse. Der äußere Umfang und/oder Teile des äußeren Umfangs des ersten Walzenkörpers und/oder des zweiten Walzenkörpers kann zusätzlich oder alternativ zurückspringend und/oder hervorspringend sein. Mit anderen Worten kann eine Scheibe des ersten Walzenkörpers und/oder des zweiten Walzenkörpers an einer ersten Stelle einen ersten Durchmesser und an einer zweiten Stelle einen zweiten Durchmesser aufweisen. Ein zurückspringender äußerer Umfang eines Walzenkörpers kann eine Längsausdehnung in axialer Richtung des Walzenkörpers aufweisen. Derart spannt sich ein dreiseitig geschlossener Hohlraum am äußeren Umfang des ersten Walzenkörpers und/oder des zweiten Walzenkörpers auf. Mit anderen Worten kann der Walzenkörper ein Profil aufweisen. Das Profil des ersten Walzenkörpers ist insbesondere geometrisch passend zum Profil des zweiten Walzenkörpers ausgestaltet, womit beispielsweise das gemeinsame Aufspannen eines Hohlraums gemeint ist. Der erste Walzenkörper und/oder der zweite Walzenkörper kann insbesondere ein Vollkörper sein. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Walzenkörper und/oder der zweite Walzenkörper ein Hohlkörper sein. Die Mittelachse des ersten Walzenkörpers und/oder des zweiten Walzenkörpers ist insbesondere gelagert. Der erste Walzenkörper und/oder der zweite Walzenkörper rotiert, insbesondere um seine Mittelachse. Die rotierende Bewegung des ersten Walzenkörpers und/oder des zweiten Walzenkörpers wird insbesondere mittels einer Antriebsvorrichtung hergestellt. Der erste Walzenkörper und der zweite Walzenkörper sind insbesondere parallel zueinander angeordnet. Zwischen dem größten äußeren Umfang des ersten Walzenkörpers und dem größten äußeren Umfang des zweiten Walzenkörpers kann insbesondere ein Spalt mit einer vordefinierten Spaltbreite vorliegen. Die Spaltbreite kann in einem Bereich von 0,2 mm und 20 mm liegen. Zusätzlich oder alternativ kann ein vierseitig umschlossener Hohlraum zwischen dem ersten Walzenkörper und dem zweiten Walzenkörper aufgespannt sein. Der vierseitig umschlossene Hohlraum kann insbesondere von der ersten Walze dreiseitig und von dem zweiten Walzenkörper abgedeckt sein, oder andersherum. Zusätzlich oder alternativ kann der vierseitig umschlossene Hohlraum zu jeweils zwei Seiten von einem der beiden Walzenkörper abgedeckt sein. Schließlich kann eine Überdeckung der äußeren Umfänge des ersten Walzenkörpers und des zweiten Walzenkörpers vorliegen, womit beispielsweise ein ineinandergreifen der Profile der Walzenkörper gemeint ist. Der vierseitig umschlossene Hohlraum kann insbesondere die Matrize des erfindungsgemäßen Formkörpers sein. Der erste Walzenkörper rotiert insbesondere in eine erste Richtung und der zweite Walzenkörper insbesondere in eine zweite Richtung, welche der ersten Richtung entgegenläufig orientiert ist. Die Rotation der Walzenkörper ist insbesondere zueinander synchron. Ein mittels der Walzenpresse zu kompaktierender Ausgangsstoff wird insbesondere in den Spalt zwischen dem ersten Walzenkörper und dem zweiten Walzenkörper gegeben. Durch die gegenläufige Rotation des ersten Walzenkörpers und des zweiten Walzenkörpers wird der Ausgangsstoff insbesondere in einen Pressbereich zwischen den beiden Walzenkörpern bewegt, wobei die Mitte des Pressbereiches insbesondere parallel zu den Mittelachsen der Walzenkörper angeordnet ist. Ein Pressdruck ist in der Mitte des Pressbereiches maximal. Der Ausgangsstoff wird mit anderen Worten in der Mitte des Pressbereiches mit der maximalen Presskraft kompaktiert. Liegt zumindest ein profilierter Walzenkörper vor, wird der Ausgangsstoff im Pressbereich der geometrischen Form des Profils oder der geometrischen Form eines Hohlraums zwischen den Walzenkörpern folgend kompaktiert.
Somit weist der mittels Walzenpresse kompaktierte Ausgangsstoff zumindest eine höhere Dichte als der Ausgangsstoff auf. Zusätzlich oder alternativ weist der mittels Walzenpresse kompaktierte Ausgangsstoff eine Gestalt auf, welche formstabil ist und wird somit als Formkörper bezeichnet.
Die Kompaktierung des Ausgangsstoffes kann ohne Bindemittel erfolgen und nutzt hierbei beispielsweise physikalische Phänomene wie Waals-Kräfte, Verzahnung und Plastifizierung unter Druck aus.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird beim Kompaktieren insbesondere eine Presskraft von 500 kN bis zu 20.000 kN auf den Ausgangsstoff aufgebracht.
Unter einer „Presskraft“ wird insbesondere die Kraft [kN] verstanden, mit welcher der Pressdruck auf den Ausgangsstoff wirkt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Zerkleinern der Mineralwolle zu zerkleinerter Mineralwolle insbesondere mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung.
Unter einer „Zerkleinerungsvorrichtung“ wird insbesondere eine Maschine verstanden, welche zur Zerkleinerung von Mineralwolle eingerichtet ist. Die Zerkleinerungsvorrichtung kann insbesondere eine Mühle sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Zerkleinerungsvorrichtung ein Schredder sein. Die Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert die Mineralwollefasern insbesondere derart, dass die Länge der Mineralwollefasern auf ein Verhältnis von mindestens weniger als 3:1 im Verhältnis zur Breite der Mineralwollefasern verringert wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Ausgangsstoff insbesondere eine Mischung. Der Ausgangsstoff kann insbesondere annähernd oder gleich 100 Gewichtsprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweisen.
Unter einer „Mischung“ wird insbesondere ein Stoff verstanden, welcher eine erste Komponente und zumindest eine zweite Komponente aufweist.
Die Mischung kann insbesondere zumindest 10 Gewichtprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweisen. Weiter kann die Mischung bevorzugt insbesondere zumindest 50 Gewichtsprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Mischung bevorzugt insbesondere zumindest 75 Gewichtsprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweisen. Schließlich kann die Mischung insbesondere zumindest 99,9 Gewichtsprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Mischung einen ersten Zuschlagsstoff auf.
Unter einem „Zuschlagsstoff“ wird insbesondere eine Komponente einer Mischung verstanden, welche keine zerkleinerte Minerallwolle ist. Der Zuschlagsstoff kann insbesondere ein körniger Feststoff sein. Der körnige Feststoff weist insbesondere Partikel auf. Die Partikel haben insbesondere eine Partikelgröße mit einem D₅₀ von 250 um oder kleiner vor allem im Bereich von 1 um bis zu 1000um auf.
Der „erste Zuschlagsstoff“ kann insbesondere Aluminiumoxid (Al2O3) und/oder Aluminiumhydroxid (Al(OH)3) und/oder Aluminiumsilikat (Al2SiO5) und/oder Aluminiumcarbonat (Al2(CO3)3 und/oder Eisenoxid (Fe2O3 oder Fe3O4 oder FeO oder Fe2O) und/oder Eisenhydroxid (FeHO2) und/oder Eisensilikat (Fe2SiO4 oder FeSiO3) und/oder Eisencarbonat (FeCO₃) und/oder Siliciumoxid (SiO2) und/oder Magnesiumoxid (MgO) und/oder Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2)und/oder Magnesiumsilikat (MgO:XSiO2·H2O) und/oder Magnesiumcarbonat (MgCO3) und/oder Calciumoxid (CaO) und/oder Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und/oder Calciumsilikat (Ca₂O₄Si) und/oder Calciumcarbonat (CaCO3) und/oder Bariumoxid (BaO) und/oder Bariumhydroxid (Ba(OH)₂) und/oder Bariumsulfat (BaSO4) und/oder Bariumcarbonat (BaSO3) aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Zuschlagstoff eine Vielzahl der genannten Stoffe aufweisen.
Die Mischung mit dem ersten Zuschlagsstoff kann insbesondere 10 bis 40 Gewichtsprozent des ersten Zuschlagsstoffes aufweisen. Die Mischung mit dem ersten Zuschlagsstoff kann besonders bevorzugt insbesondere 20 Gewichtsprozent des ersten Zuschlagsstoffes aufweisen. Der erste Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle ergänzen sich dabei stets zu 100 Gewichtsprozent.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Mischung einen zweiten Zuschlagsstoff auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Mischung den ersten Zuschlagsstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen.
Der „zweite Zuschlagsstoff“ kann insbesondere ein anorganisches Bindemittel sein.
Das „anorganische Bindemittel“ kann insbesondere Calciumverbindungen und/oder Alkalisilikate aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das anorgansiche Bindemittel beispielsweise Branntkalk und/oder Portlandzement und/oder Tonerdezement und/oder Gipsbinder und/oder Wasserglas aufweisen.
Die Mischung mit dem zweiten Zuschlagsstoff kann insbesondere bis zu 15 Gewichtsprozent des zweiten Zuschlagsstoffes aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Mischung mit dem zweiten Zuschlagstoff insbesondere 10 Gewichtsprozent des zweiten Zuschlagsstoffes aufweisen. Die Mischung kann zusätzlich oder alternativ den ersten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen. Der zweite Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle und/oder die Zuschlagstoffe und der Rest der Mischung und/oder die zerkleinerte Mineralwolle ergänzen sich dabei stets zu 100 Gewichtsprozent.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Mischung einen dritten Zuschlagsstoff auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Mischung den ersten Zuschlagsstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen.
Der „dritte Zuschlagsstoff“ kann insbesondere Wasser sein.
Die Mischung mit dem dritten Zuschlagsstoff kann insbesondere bis zu 15 Gewichtsprozent des dritten Zuschlagsstoffes aufweisen. Bevorzugt kann die Mischung mit dem dritten Zuschlagsstoff insbesondere 10 Gewichtsprozent des dritten Zuschlagsstoffes aufweisen. Die Mischung kann zusätzlich oder alternativ den ersten Zuschlagstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen. Der dritte Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle und/oder die weiteren Zuschlagstoffe und die zerkleinerte Mineralwolle ergänzen sich dabei stets zu 100 Gewichtsprozent.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Mischung einen vierten Zuschlagsstoff auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Mischung den ersten Zuschlagsstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder den dritten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen.
Der „vierte Zuschlagsstoff“ kann insbesondere ein organisches Verdichtungshilfsmittel sein.
Unter einem „organische Verdichtungshilfsmittel“ wird insbesondere ein Zusatzstoff verstanden, welcher zu einer Verbesserung der Verdichtungseigenschaften des Formkörpers beiträgt. Zusätzlich oder alternativ kann durch ein organisches Verdichtungshilfsmittel eine Reduktion einer Bindemittelmenge in der Mischung, bei gleichbleibenden oder verbesserten Formkörpereigenschaften, erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ kann durch ein organisches Verdichtungshilfsmittel eine Reduktion einer Wassermenge in der Mischung, bei gleichbleibenden oder verbesserten Eigenschaften erreicht werden. Schließlich können durch organische Verdichtungshilfsmittel spezifische mechanischen Eigenschaften der Formkörper, beispielsweise Dichte, mechanische Stabilität und Restporosität, eingestellt werden. Die Restporosität eines Formkörpers wird durch das Ausfüllen von vorher mit Luft oder Wasser gefüllten Poren durch das organische Verdichtungshilfsmittel reduziert und dadurch gleichzeitig deren Dichte (Rohdichte) erhöht. Die mechanische Stabilität der Formkörper wird durch verbindende Wirkung der Verdichtungshilfsmittel zwischen körnigen Bestandteilen der Formkörper und der verringerten Porenanteil erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung der einaxialen Druck- und der Abriebfestigkeit der Formkörper.
Das organische Verdichtungshilfsmittel kann insbesondere Glykose (C₆H₁₂O₆) aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das organische Verdichtungshilfsmittel Cellulose ((C₆H₁₀O₅)_n) aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das organische Verdichtungshilfsmittel Harz aufweisen. Schließlich kann das organische Verdichtungshilfsmittel Wachs aufweisen.
Die Mischung mit dem vierten Zuschlagsstoff kann insbesondere bis zu 10 Gewichtsprozent des vierten Zuschlagsstoffes aufweisen. Bevorzugt kann die Mischung mit dem vierten Zuschlagsstoff insbesondere 1 bis 3 Gewichtsprozent des vierten Zuschlagsstoffes aufweisen. Die Mischung kann zusätzlich oder alternativ den ersten Zuschlagstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder den dritten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen. Der vierte Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle und/oder die weiteren Zuschlagstoffe und die zerkleinerte Mineralwolle ergänzen sich dabei stets zu 100 Gewichtsprozent.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Mischung einen fünften Zuschlagsstoff auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Mischung den ersten Zuschlagsstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder den dritten Zuschlagstoff und/oder den vierten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen.
Der „fünfte Zuschlagsstoff“ kann insbesondere ein Tensid sein.
Unter einem „Tensid“ wird insbesondere eine Substanz verstanden, welche die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzt und die Bildung von Dispersionen ermöglicht oder unterstützt. Ein der Mischung beigemengtes Tensid führt insbesondere zu einer verbesserten Benetzbarkeit der Mineralwollefasern.
Ein Tensid kann insbesondere ein nichtionisches Tensid sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Tensid ein anionisches Tensid sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Tensid ein kationisches Tensid sein. Schließlich kann ein Tensid ein amphoteres Tensid sein. Geeignete Tenside sind insbesondere handelsübliche Spülmittel für Anwendungen im Haushalt, wie z.B. Pril, Fit, Palmolive etc. oder auch entsprechende tensidbasierte Bauchemikalien von BASF, Nouryon und Evonik.
Die Mischung mit dem fünften Zuschlagsstoff kann insbesondere bis zu 5 Gewichtsprozent des fünften Zuschlagsstoffes aufweisen. Bevorzugt kann die Mischung mit dem fünften Zuschlagsstoff insbesondere ein Gewichtsprozent des fünften Zuschlagsstoffes aufweisen. Die Mischung kann zusätzlich oder alternativ den ersten Zuschlagstoff und/oder den zweiten Zuschlagstoff und/oder den dritten Zuschlagstoff und/oder den vierten Zuschlagstoff und/oder einen weiteren Zuschlagstoff aufweisen. Der fünfte Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle und/oder die weiteren Zuschlagstoffe und die zerkleinerte Mineralwolle ergänzen sich dabei stets zu 100 Gewichtsprozent.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Mineralwolleabfälle als Ausgangsstoff der zerkleinerten Mineralwollefasern verwendet.
Unter „Mineralwolleabfällen“ werden insbesondere Produkte aus Minerallwolle verstanden, welche bereits genutzt wurden oder welche als Abfall bei der Produktion anfallen, z.B. als Verschnitt.
Die Produkte aus Mineralwolle, welche als Mineralwolleabfälle anfallen, können insbesondere von einem beliebigen Hersteller hergestellt worden sein. Zusätzlich oder alternativ kann die chemische Zusammensetzung und/oder mineralogische Zusammensetzung der Mineralwolleabfälle beliebig sein. Bevorzugt ist die chemische Zusammensetzung und/oder mineralogische Zusammensetzung der Mineralwolleabfälle bekannt und/oder wird ermittelt. Eine Rezeptur des Ausgangsstoffes kann auf einer Erkenntnis zu der chemischen Zusammensetzung und/oder mineralogische Zusammensetzung der Mineralwolleabfälle basieren.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Aushärtens des Formkörpers, insbesondere für weniger als 24 Stunden.
Unter „Aushärten“ wird insbesondere ein Erhärten des Formkörpers verstanden. Das Aushärten erfolgt insbesondere mittels Hydration der eingesetzten Bindemittel und Kristallisation Bindemittelphasen im Formkörpers. Während des Aushärtens ändert sich insbesondere die Festigkeit des Formkörpers. Die Festigkeit des Formkörpers am Ende der Aushärtedauer beträgt insbesondere Bereich 1-25 MPa mittels einaxiale Druckfestigkeit zum Beispiel nach DIN EN 196-1 bestimmt auf einer hydraulischen Prüfmaschine (Presse). Das Aushärten erfolgt insbesondere während einer Lagerung des Formkörpers. Zum Aushärten kann der Formkörper mit anderen Worten nach dem Kompaktieren geplant liegen gelassen werden oder in einem Aushärtebereich positioniert und dort geplant liegen gelassen werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Formkörper während des Aushärtens bewegt werden, insbesondere um eine gleichmäßige Aushärtung des Formkörpers zu unterstützen. Die Aushärtung kann zur Beschleunigung der Aushärtedauer und/oder zur Verbesserung der Eigenschaften des ausgehärteten Formkörpers zusätzlich oder alternativ bei einer erhöhten Umgebungstemperatur erfolgen. Eine erhöhte Umgebungstemperatur beträgt insbesondere 30 bis 50 Grad Celsius. Der Aushärtebereich kann sich insbesondere durch eine gute Belüftung der Umgebung der auszuhärtenden Formkörper auszeichnen, welcher insbesondere dazu eingerichtet ist die relative Luftfeuchtigkeit zu reduzieren.
Unter einer „Aushärtedauer“ wird insbesondere die Zeitspanne zwischen dem Ende des Kompaktierens des Formkörpers und der Erreichung einer vordefinierten Festigkeit des Formkörpers verstanden. Eine weitere Aushärtung des Formkörpers kann nach Ende der Aushärtedauer stattfinden. Die Aushärtedauer beträgt insbesondere weniger als 24 Stunden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper abschließend auf eine Temperatur von zumindest 900 Grad Celsius erhitzt. Besonders bevorzugt wird der Formkörper abschließend insbesondere auf eine Temperatur von zumindest 1.400 Grad Celsius erhitzt.
Mittels des Erhitzens werden die im Formkörper vorliegenden Fasern der zerkleinerten Mineralwolle insbesondere vollständig zerstört.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Formkörper vorgeschlagen, welcher gemäß dem ersten Aspekt hergestellt ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf die Ausführungen zum ersten Aspekt verwiesen, welche analog gelten.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als ein erster sekundärer Rohstoff zur Herstellung neuer Mineralwolle vorgeschlagen. Zusätzlich oder alternativ wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als ein zweiter sekundärer Rohstoff zur Herstellung von einem Bindemittel auf Zementbasis vorgeschlagen. Zusätzlich oder alternativ wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als ein Schlackebildner in einem metallurgischen Prozess vorgeschlagen. Zusätzlich oder alternativ wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als eine Komponente bei der Herstellung von einem Versatzerzeugnis vorgeschlagen. Zusätzlich oder alternativ wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als eine Versatzsuspension in einem Versatzverfahren, insbesondere in einem untertägigen Bergwerk, vorgeschlagen. Schließlich wird die Verwendung des nach dem ersten Aspekt hergestellten Formkörpers insbesondere als ein Direktversatzmaterial in einem Versatzverfahren, insbesondere in einem untertägigen Bergwerk, vorgeschlagen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Formkörpers und
2 Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Formkörpers.

1 zeigt eine Walzenpresse 199, welche zum Herstellen eines Formkörpers 155 eingerichtet ist. Die Walzenpresse weist eine erste Walze 103 und eine zweite Walze 113 auf. Die erste Walze 103 ist zylindrisch und weist eine erste Mittelachse 107 auf. Die erste Walze 103 wird in der ersten Rotationsrichtung 105 um die erste Mittelachse 107 rotiert. An der ersten Position 109 der ersten Walze 103 ist in den Umfang der ersten Walze 103 eine erste Mulde 111 mit einer Längsausdehnung und einer Querausdehnung eingebracht. Die zweite Walze 113 ist zylindrisch und weist eine zweite Mittelachse 117 auf. Die zweite Walze 113 wird in der zweiten Rotationsrichtung 115 um die erste Mittelachse 117 rotiert. An der zweiten Position 119 der zweiten Walze 113 ist in den Umfang der zweiten Walze 113 eine zweite Mulde 121 mit einer Längsausdehnung und einer Querausdehnung eingebracht. Die erste Mittelachse 107 und die zweite Mittelachse 117 sind parallel zueinander angeordnet. Die erste Walze 103 und die zweite Walze 105 sind derart positioniert, dass die erste Mulde 111 und die zweite Mulde 121 bei einem ersten Drehwinkel der ersten Walze 103 und einem zweiten Drehwinkel der zweiten Walze 113 ein gemeinsames Kompaktierungsvolumen 133 aufspannen.
Über dem Spalt zwischen der ersten Walze 103 und der zweiten Walze 105 ist ein Trichter 101 angeordnet, mittels dessen ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 in das Kompaktierungsvolumen 133 eingegeben wird. Derart wird das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 im Kompaktierungsvolumen 133 kompaktiert und als Formkörper 155 ausgegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer ersten Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Steinwolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Aluminiumoxid (Al2O3) und Bariumsulfat (BaSO₄), aus der Gruppe der ersten Zuschlagstoffe, als feinkörnige Substrate aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der ersten Rezeptur besteht dabei aus 70 Gewichtsprozent zerkleinerter Steinwolle, 20 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 10 Gewichtsprozent Bariumsulfat. Die Kompaktierung erfolgt bei 50 Grad Celsius.
Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer zweiten Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Glaswolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Aluminiumoxid (Al2O3) und Bariumsulfat (BaSO₄), aus der Gruppe der ersten Zuschlagstoffe, sowie als zweiten Zuschlagsstoff Branntkalk aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der zweiten Rezeptur besteht dabei aus 65 Gewichtsprozent zerkleinerter Glaswolle, 16 Gewichtsprozent Aluminiumoxid, 10 Gewichtsprozent Bariumsulfat und 9 Gewichtsprozent Branntkalk. Die Kompaktierung erfolgt bei 100 Grad Celsius.
Außerdem kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer dritten Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Steinwolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Eisenoxid (Fe₃O₄) als ersten Zuschlagstoffe, Branntkalk als zweiten Zuschlagsstoff und als dritten Zuschlagstoff Wasser aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der dritten Rezeptur besteht dabei aus 80 Gewichtsprozent zerkleinerter Steinwolle, 10 Gewichtsprozent Eisenoxid, 5 Gewichtsprozent Branntkalk und 5 Gewichtsprozent Wasser. Die Kompaktierung erfolgt bei 450 Grad Celsius.
Auch kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer vierten Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Steinwolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Eisenoxid (Fe₃O₄) als ersten Zuschlagstoffe, Tonerdezement und Wasserglas als zweiten Zuschlagsstoff und Harz als vierten Zuschlagsstoff aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der vierten Rezeptur besteht dabei aus 90 Gewichtsprozent zerkleinerter Steinwolle, 5 Gewichtsprozent Eisenoxid, 1 Gewichtsprozent Tonerdezement, 2 gewichtsprozent Wasserglas und 5 Gewichtsprozent Harz. Die Kompaktierung erfolgt bei Raumtemperatur.
Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer fünften Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Schlackewolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Gipsbinden als zweiten Zuschlagsstoff, Wasser als dritten Zuschlagsstoff, Zellulose als vierten Zuschlagsstoff und Seife als fünften Zuschlagsstoff aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der fünften Rezeptur besteht dabei aus 70 Gewichtsprozent zerkleinerter Schlackewolle, 10 Gewichtsprozent Gipsbinden, 9 Gewichtsprozent Wasser, 10 Gewichtsprozent Zellulose und 1 Gewichtsprozent Seife. Die Kompaktierung erfolgt bei Raumtemperatur.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch ein Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 zu einem Formkörper 155 kompaktiert werden, welches gemäß einer sechsten Rezeptur neben zuvor mechanisch zerkleinerter Steinwolle, welche eine Schüttdichte im Bereich von 0,15 g/cm³ bis 0,85 g/cm³ aufweist, Siliciumoxid (SiO2) als ersten Zuschlagsstoff, Portlandzement als zweiten Zuschlagsstoff, eine wässrige Lösung als dritten Zuschlagsstoff, Wachs und Harz als vierten Zuschlagsstoff und Seife als fünften Zuschlagsstoff aufweist. Das Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern 131 nach der fünften Rezeptur besteht dabei aus 30 Gewichtsprozent zerkleinerter Steinwolle, 50 Gewichtsprozent Portlandzement, 10 Gewichtsprozent Siliciumoxid, 5 Gewichtsprozent wässrige Lösung, 5 Gewichtsprozent Wachs, 4 Gewichtsprozent Harz und 1 Gewichtsprozent Seife. Die Kompaktierung erfolgt insbesondere bei Temperaturen von 100 bis 500 °C.
2 zeigt die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei im ersten Schritt 901 ein zerkleinertes Glaswollegemisch mit einer Schüttdichte von 0,15 g/cm³ und 0,85 g/cm³ bereitgestellt wird und dieses in einem zweiten Schritt 903 zu einem Formkörper kompaktiert wird.
Bezugszeichenliste

101: Trichter
103: erste Walze
105: erste Drehrichtung
107: erste Mittelachse
109: erste Position
111: erste Mulde
113: zweite Walze
115: zweite Drehrichtung
117: zweite Mittelachse
119: zweite Position
121: zweite Mulde
131: Partikelgemisch zerkleinerter Glaswollefasern
133: Kompaktierungsvolumen
155: Formkörper
199: Walzenpresse
901: erster Schritt
903: zweiter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19825780 B4 [0009]
DE 4209577 A1 [0010]
DE 102005038032 A1 [0011]
DE 102019212441 A1 [0012]
EP 3984661 A1 [0013]
DE 102015120721 B4 [0014]
JP 2004041891 A [0015]
JP H0347302 B2 [0015]
KR 1020010009275 A [0015]
JP 2006008448 B2 [0016]
JP H0920546 B2 [0016]
JP H10279336 B2 [0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 1097-3 [0029]
DIN ISO 697 [0029]
DIN 53466 [0029]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers (155), umfassend die Schritte: • Bereitstellen (901) eines Ausgangsstoffes (131), welcher zerkleinerte Mineralwolle aufweist, wobei eine Schüttdichte der zerkleinerten Mineralwolle in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 1 g/cm³, insbesondere in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,9 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,1 g/cm³ und 0,85 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,9 g/cm³ oder in einem Bereich von 0,15 g/cm³ und 0,85 g/cm³ liegt und • Kompaktieren (902) des Ausgangsstoffes (131) zu einem Formkörper (155).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompaktieren insbesondere mittels einer Presse, insbesondere mittels einer Walzenpresse (199), erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Kompaktieren eine Presskraft von 500 kN bis zu 20.000 kN auf den Ausgangsstoff (131) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zerkleinerte Mineralwolle durch Zerkleinern mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgangsstoff (131) eine Mischung ist und die Mischung zumindest 10 Gewichtprozent, insbesondere 50 Gewichtsprozent oder 75 Gewichtsprozent oder 99,9 Gewichtsprozent zerkleinerte Mineralwolle aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mischung einen ersten Zuschlagsstoff aufweist, wobei der erste Zuschlagstoff • Aluminiumoxid (Al2O3) und/oder • Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) und/oder • Aluminiumsilikat (Al₂SiO₅) und/oder • Aluminiumcarbonat (Al₂(CO₃)₃ und/oder • Eisenoxid (Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ oder FeO oder Fe₂O) und/oder • Eisenhydroxid (Fe(OH)₃, Fe(OH)₂) und/oder • Eisensilikat (Fe2SiO4 oder FeSiO3) und/oder • Eisencarbonat (FeCO₃) und/oder • Siliciumoxid (SiO2) und/oder • Magnesiumoxid (MgO) und/oder • Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂) und/oder • Magnesiumsilikat (MgO:XSiO2·H2O) und/oder • Magnesiumcarbonat (MgCO3) und/oder • Calciumoxid (CaO) und/oder • Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und/oder • Calciumsilikat (Ca₂O₄Si) und/oder • Calciumcarbonat (CaCO₃) und/oder • Bariumoxid (BaO) und/oder • Bariumhydroxid (Ba(OH)₂) und/oder • Bariumsulfat (BaSO₄) und/oder • Bariumcarbonat (BaCO₃) und/oder ein Gemisch aus diesen Stoffen oder auch ein sekundärer Rohstoff, der diese Stoffe enthält, ist und die Mischung 10-40 Gewichtsprozent des ersten Zuschlagsstoffes, insbesondere 20 Gewichtsprozent des ersten Zuschlagsstoffes aufweist, wobei sich der erste Zuschlagsstoff und die zerkleinerte Mineralwolle zu 100 Gewichtsprozent ergänzen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mischung einen zweiten Zusatzstoff aufweist, wobei der zweite Zuschlagsstoff ein anorganisches Bindemittel, insbesondere auf Basis von Calciumverbindungen und/oder auf Basis von Alkalisilikaten, ist, wobei die Mischung bis zu 15 Gewichtsprozent des zweiten Zuschlagsstoffes, insbesondere 10 Gewichtsprozent des zweiten Zuschlagsstoffes aufweist, wobei sich der zweite Zuschlagstoff und der Rest der Mischung zu 100 Gewichtsprozent ergänzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche, wobei die Mischung einen dritten Zuschlagstoff aufweist, wobei der dritte Zuschlagstoff Wasser aufweist, wobei die Mischung bis zu 15 Gewichtsprozent des dritten Zuschlagsstoffes, insbesondere 10 Gewichtsprozent des dritten Zuschlagsstoffes aufweist, wobei sich der dritte Zuschlagstoff und der Rest der Mischung zu 100 Gewichtsprozent ergänzen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mischung einen vierten Zuschlagstoff aufweist, wobei der vierte Zuschlagstoff ein organisches Verdichtungshilfsmittel, insbesondere Glykose (C₆H₁₂O₆) und/oder Cellulose ((C₆H₁₀O₅)_n) und/oder Harz und/oder Wachs, ist, wobei die Mischung bis zu 10 Gewichtsprozent des vierten Zuschlagsstoffes, insbesondere 1 bis zu 3 Gewichtsprozent des vierten Zuschlagsstoffes aufweist, wobei sich der vierte Zuschlagstoff und der Rest der Mischung zu 100 Gewichtsprozent ergänzen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mischung einen fünften Zuschlagstoff aufweist, wobei der fünfte Zuschlagstoff ein Tensid ist und wobei die Mischung bis zu 5 Gewichtsprozent des fünften Zuschlagsstoffes, insbesondere bis zu einem Gewichtsprozent des fünften Zuschlagsstoffes aufweist, wobei sich der fünfte Zuschlagstoff und der Rest der Mischung zu 100 Gewichtsprozent ergänzen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zerkleinerte Mineralwolle aus Mineralwolleabfällen hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zusätzlich umfassend den Schritt: • Aushärten des Formkörpers (155), wobei eine Aushärtedauer insbesondere weniger als 24 Stunden beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (155) abschließend auf eine Temperatur von zumindest 900 Grad Celsius, insbesondere von zumindest 1.400 Grad Celsius erhitzt wird, so dass Fasern der zerkleinerten Mineralwolle vollständig zerstört sind.
Formkörper (155), wobei der Formkörper (155) nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
Verwendung des Formkörpers (155) als einen ersten sekundären Rohstoff zur Herstellung neuer Mineralwolle und/oder als einen zweiten sekundären Rohstoff zur Herstellung von einem Bindemittel auf Zementbasis und/oder als ein Schlackebildner in einem metallurgischen Prozess und/oder als eine Komponente bei der Herstellung von einem Versatzerzeugnis und/oder als eine Versatzsuspension in einem Versatzverfahren, insbesondere in einem untertägigen Bergwerk und/oder als ein Direktversatzmaterial in einem Versatzverfahren, insbesondere in einem untertägigen Bergwerk.